Ny forskning av ett team av forskare vid NYU Abu Dhabi (NYUAD) Smart Materials Lab publicerad idag i tidskriften Nature Communications visar att organiska kristaller, en ny klass av smarta tekniska material, kan fungera som effektiva och hållbara energiomvandlingsmaterial för avancerad teknik som robotik och elektronik.

Medan organiska kristaller tidigare ansågs vara ömtåliga, har NYUAD-forskarna upptäckt att vissa organiska kristaller är mekaniskt mycket robusta. De utvecklade ett material som etablerar ett nytt världsrekord för dess förmåga att växla mellan olika former genom expansion eller sammandragning över hälften av dess längd, utan att förlora sin perfekt ordnade struktur.

I studien med titeln Exceptionellt hög arbetsdensitet av en ferroelektrisk dynamisk organisk kristall runt rumstemperatur , teamet, ledd av NYUAD professor i kemi Panče Naumov, presenterar processen att observera hur det organiska kristallina materialet reagerade på olika temperaturer. Forskarna fann att de organiska kristallerna kunde reversibelt ändra form på ett liknande sätt som plast och gummi. Specifikt kan detta material expandera och dra ihop sig över hälften av sin längd (51 procent) upprepade gånger, under tusentals cykler, utan någon försämring. Den kunde också både expandera och dra ihop sig vid rumstemperatur, i motsats till andra material som kräver en högre temperatur för att omvandlas, vilket skapar högre energikostnader för driften.

Till skillnad från traditionella material som är kisel- eller kiseldioxidbaserade, och oundvikligen styva, tunga och spröda, kommer materialen som kommer att användas för framtida elektronik att vara mjuka och organiska till sin natur. Dessa avancerade teknologier kräver material som är lätta, motståndskraftiga mot skador, effektiva i prestanda och som även har extra kvaliteter som mekanisk flexibilitet och förmåga att arbeta hållbart, med minimal energiförbrukning. Resultaten av denna studie har för första gången visat att vissa organiska kristallina material uppfyller behoven hos dessa teknologier och kan användas i applikationer som mjuk robotik, konstgjorda muskler, organisk optik och organisk elektronik (elektronik skapad enbart från organiska material).

"Denna senaste upptäckten från Smart Materials Lab vid NYUAD bygger på en serie av våra tidigare upptäckter om den outnyttjade potentialen hos denna nya klass av material, som inkluderar adaptiva kristaller, självläkande kristaller och organiska kristallina material med formminne," sa Naumov. "Vårt arbete har visat att organiska kristaller inte bara kan möta behoven hos de framväxande teknologierna, utan i vissa fall kan de också överträffa nivåerna av effektivitet och hållbarhet för andra, mer vanliga material." + Utforska vidare

Organiska kristaller vrids, böjs och läker